第二章 电磁感应 章末复习导学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

选修二第二章电磁感应 章末复习 学案设计 学习目标 1.通过梳理电磁感应的知识,能够构建本章的知识网络,促进对知识的理解。 2.通过具体问题的解决,体会本章中体现的物理观念。挖掘隐藏在知识背后的科学思维和方法,促进学生的科学思维的发展。 自主预习 回顾本章内容: 1.感应电流产生的条件是什么? 2.感应电流方向如何判断? 3.感应电动势的影响因素有哪些?表达式是什么? 4.导体棒切割磁感线的情况,感应电动势大小和方向如何判断? 5.什么是涡流?什么是电磁阻尼?什么是电磁驱动? 6.对教材第31页的“思考与讨论”的几个问题,你有什么思考? 7.对照教材图2.4-3和图2.4-4的两个实验,说一说你对自感现象的认识。 课堂探究 一、楞次定律 1.楞次定律的内容和应用 (1)楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁场本身 如何阻碍 当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化快慢,这种变化将继续进行,最终结果不受影响 (2)应用楞次定律的思路: (3)楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。举例说明如下: ①阻碍原磁通量变化——“　　　　　　”,如图2-17甲所示,磁体靠近线圈,B感与B原反向。  ②阻碍相对运动——“　　　　　　”,如图2-17乙所示,磁体靠近,是斥力,磁体远离,是引力。  ③使回路面积有扩大或缩小的趋势——“　　　　　　”,如图2-17丙所示,P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁体下移,a、b靠近。  ④阻碍原电流的变化——“　　　　　　”,如图2-17丁所示,合上S,B先亮。  甲　　　　　　　　　　　乙 丙 丁 图2-17 2.右手定则 该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流,注意三个要点: ①掌心——　　　　　　　　　　　　;  ②拇指——　　　　　　　　　　　　;  ③四指——　　　　　　　　　　　　。  【例题1】 图2-18 如图2-18所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁体贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力FN、摩擦力Ff和线圈中的电流方向判断正确的是(　　) A.FN先大于mg,后小于mg B.FN一直大于mg C.Ff先向左,后向右 D.线圈中的电流方向始终不变 二、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生条件:穿过回路的　　　　　发生改变,与电路是否闭合无关。  (3)方向判断:感应电动势的方向用　　　　　　或右手定则判断。  2.法拉第电磁感应定律 (1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的　　　　　　　成正比。  (2)公式:E=n,其中n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路的欧姆定律,即I=。 (4)说明:①当ΔΦ仅由B的变化引起时,则E=n;当ΔΦ仅由S的变化引起时,则E=n;当ΔΦ由B、S的变化同时引起时,则E=n≠n。②磁通量的变化率是Φ-t图像上某点切线的　　　　。  3.导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体垂直切割磁感线时,感应电动势可用E=　　　　求出,式中l为导体切割磁感线的有效长度。  (2)导体棒在磁场中转动时,导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E=BlBl2ω(平均速度等于中点位置的线速度lω)。 【例题2】A、B两个闭合线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,半径rA=2rB,分别按图2-19甲、乙两种方式放入匀强磁场中,且磁感应强度随时间均匀减小,则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 图2-19 A.甲图中,A、B两线圈中电动势之比为4∶1 B.甲图中,A、B两线圈中电流之比为2∶1 C.乙图中,A、B两线圈中电动势之比为4∶1 D.乙图中,A、B两线圈中电流之比为4∶1 【例题3】 图2-20 如图2-20,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是(　　) A.Ua>Uc,金属框中无电流 B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿a→b→c→a C.Ubc=-Bl2ω,金属框中无电流 D.Uac=Bl2ω,金属框中电流方向沿a→c→b→a 三、涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1.感生电动势 英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出: 变化的磁场能够在它的周围产生一种电场线是闭合曲线的电场。叫作　　　　电场。  感生电动势的成因:　　　　　  　。  2.涡流: 把块状金属置于变化的磁场中时,金属块内将产生感应电流,这些电流在金属块内形成一个个闭合回路,很像水的漩涡,因此把它叫作涡电流,简称　　　　　。  3.电磁阻尼 由于导体在磁场中运动,发生电磁感应现象,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是　　　　　导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。  4.电磁驱动 如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用常常称为　　　　　。  四、互感和自感 1.互感 当一线圈中的电流发生变化时,在邻近的另一线圈中产生感应电动势的现象,叫作　　　　　。  2.自感 (1)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势称为自感电动势,大小E=L,其中L表示线圈的自感系数,表示电流的变化率。 (2)自感系数:自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量,简称为自感或电感,用L表示。 ①大小: 与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　有关。  ②单位:亨利(符号H),1亨=103毫亨=106微亨(1 H=103 mH=106 μH)。 【例题4】(多选)如图2-21所示,在该电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是(　　) 图2-21 A.闭合开关S接通电路时,A2始终比A1亮 B.闭合开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 C.断开开关S切断电路时,A2先熄灭,A1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭 【例题5】楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现(　　) A.电阻定律　　　　B.库仑定律 C.欧姆定律 D.能量守恒定律 [评价反馈] 1.下面说法正确的是(　　) A.自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加 B.自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化 C.电路中的电流越大,自感电动势越大 D.电路中的电流变化量越大,自感电动势越大 2.(多选)如图2-22所示,M1N1与M2N2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨,导轨间距为L、磁感强度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直,ab与ef为两根金属杆,与导轨垂直且可在导轨上滑动,金属杆ab上有一电压表,除电压表外,其他部分电阻可以不计,则下列说法正确的是(　　) 图2-22 A.若ab固定,ef以速度v滑动时,电压表读数为BLv B.若ab固定,ef以速度v滑动时,ef两点间电压为零 C.当两杆以相同的速度v同向滑动时,电压表读数为零 D.当两杆以相同的速度v同向滑动时,电压表读数为2BLv 3.如图2-23所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落,如果线圈中受到的安培力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(　　) 图2-23 A.a1>a2>a3>a4 B.a1=a2=a3=a4 C.a1=a3>a2>a4 D.a4=a2>a3>a1 核心素养专练 1.无线充电是近年发展起来的新技术,如图2-24所示,该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电,关于无线充电的说法正确的是(　　) 图2-24 A.无线充电效率高,线圈不发热 B.无线充电基座可以用稳恒直流电源供电 C.无线充电过程主要利用了电磁感应原理 D.无线充电基座可以对所有手机进行无线充电 2.如图2-25所示,A、B、C是3个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则(　　) 图2-25 A.电路接通稳定后,3个灯亮度相同 B.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭 C.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭 D.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭 3.如图2-26所示,间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端有一阻值为R的电阻,一质量为m、电阻也为R的金属棒ab横跨在导轨上,棒与导轨接触良好。 整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,金属棒以初速度v0沿导轨向右运动,前进距离为s,在金属棒整个运动过程中,下列说法正确的是(　　) 图2-26 A.金属棒运动平均速度大于 B.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 C.通过电阻R电荷量为 D.电阻R上产生的焦耳热为QR= 参考答案 课堂探究 一、1.(3)①增反减同　②来拒去留　③增缩减扩　④增反减同 2.①磁感线穿入　②指向导体运动的方向　③指向感应电流的方向 【例题1】 例题解答:当磁体靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,线圈受到磁体的安培力作用,根据楞次定律可知,线圈受到的安培力斜向右下方,则线圈对桌面的压力增大,即FN大于mg,线圈相对桌面有向右的运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。当磁体远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,同理,根据楞次定律可知,线圈受到的安培力斜向右上方,则线圈对桌面的压力减小,即FN小于mg,线圈相对桌面有向右的运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。综上可知,FN先大于mg,后小于mg,Ff始终向左,故选项B、C错误,A正确;当磁体靠近线圈时,穿过线圈向下的磁通量增加,线圈中产生的感应电流从上向下看是逆时针方向;当磁体远离线圈时,穿过线圈向下的磁通量减小,线圈中产生的感应电流从上向下看是顺时针方向,故选项D错误。 答案:A 二、1.(2)磁通量的变化率　(3)楞次定律 2.(1)磁通量　(4)斜率 3.(1)Blv 【例题2】 例题解答:由法拉第电磁感应定律可知,E=n=nS,其中S为有效面积。题图2-19甲中,A、B两线圈的有效面积相等,所以感应电动势之比就是匝数比,为1∶1,由电阻定律R=ρ可知,电阻之比为两线圈周长之比,也就是2∶1,所以题图2-19甲中,A、B两线圈中电流之比为1∶2,A、B错误。同理,题图2-19乙中,A、B两线圈中电动势之比为4∶1,电流之比为2∶1,C正确,D错误。故选C。 答案:C 【例题3】 例题解答:在三角形金属框内,有两边切割磁感线,其一为bc边,根据E=Blv可得电动势大小为Bl2ω;其二为ac边,ac边有效的切割长度为l,根据E=Blv可得电动势大小也为Bl2ω;由右手定则可知金属框内无电流,且Uc>Ub=Ua,Ubc=Uac=-Bl2ω,故C正确,A、B、D错误。故选C。 答案:C 三、1.感生　感生电场内部存在闭合导体,导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,就说导体中产生了感应电动势 2.涡流 3.阻碍 4.电磁驱动 四、1.互感　 2.(2)①线圈的大小、形状、匝数,以及是否有铁芯 【例题4】 例题解答:闭合开关S接通电路,A2立即亮,线圈对电流的增大有阻碍作用,所以通过A1的电流慢慢变大,最后两灯泡的电压一样大,所以一样亮,故A错误,B正确;断开开关S切断电路时,线圈对电流的减小有阻碍作用,相当于电源,与A1和A2串联,所以两灯泡都要过一会儿才熄灭,故C错误,D正确。 答案:BD 【例题5】 例题解答:楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程。 答案:D [评价反馈] 1.B　2.AC　3.C 核心素养专练 1.答案:C 解析:接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分,则无线充电效率低;充电时线圈中有电流,根据电流的热效应,可知线圈会发热,故A错误;如果无线充电基座用稳恒直流电源供电,则接收线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,无法对手机充电,故B错误;无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递,故C正确;如果手机内没有接收线圈,则无线充电基座不可以对手机进行充电,故D错误。 2.答案:C 解析:电路接通稳定后,A灯被线圈短路,完全熄灭,B、C并联,电压相同,亮度相同,故A错误;电路接通稳定后,S断开时,C灯中原来的电流立即减至零,但是由于线圈中电流要减小,产生自感电动势,阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,这个自感电流通过C灯,所以C灯过一会儿熄灭,故B错误;电路中A灯与线圈并联后与B灯串联,再与C灯并联。S闭合时,三个灯同时立即发光,由于线圈的电阻很小,逐渐将A灯短路,A灯逐渐熄灭,A灯的电压逐渐降低,B灯的电压逐渐增大,B灯逐渐变亮,故C正确,D错误。故选C。 3.答案:C 解析:金属棒在整个运动过程中,受到竖直向下的重力,竖直向上的支持力,这两个力合力为零,受到水平向左的安培力,金属棒受到的合力为安培力F=BIL=BL·=BL·,金属棒受到安培力作用而做减速运动,速度v不断减小,安培力不断减小,加速度不断减小,故金属棒做加速度逐渐减小的变减速运动,所以平均速度小于,故A错误;由能量守恒知,金属棒ab克服安培力做的功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热,故B错误;整个过程中通过导体截面的电荷量q=IΔt=Δt, 又, 联立解得q=,故C正确; 整个过程中由动能定理可得-W=0-mv2, 解得克服安培力做功:W克=, 所以产生的总热量为Q=, 所以电阻R上产生的焦耳热为QR=Q=, 故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $